JP2001238229A - Stereoscopic image photographing device and stereoscopic image display device, and stereoscopic image photographing and display system - Google Patents

Stereoscopic image photographing device and stereoscopic image display device, and stereoscopic image photographing and display system

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JP2001238229A
JP2001238229A JP2000043191A JP2000043191A JP2001238229A JP 2001238229 A JP2001238229 A JP 2001238229A JP 2000043191 A JP2000043191 A JP 2000043191A JP 2000043191 A JP2000043191 A JP 2000043191A JP 2001238229 A JP2001238229 A JP 2001238229A
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JP
Japan
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image
lens group
lens
stereoscopic image
focal length
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JP2000043191A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Arai
淳 洗井
Haruo Hoshino
春男 星野
Mitsuo Yamada
光穗 山田
Fumio Okano
文男 岡野
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Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stereoscopic image photographing device that can photograph and display objects with different depths without causing out of focus. SOLUTION: A focal distance of a variable focus lens 16a is set so that a real image 17a of an object 11a is formed in the vicinity of a lens group 13. The real image 17a of the object 11a in the vicinity of the lens group 13 is photographed with a high resolution. Since a real image 17b' of the object 11b is formed at a position apart from the lens group 13, the object 11b is photographed with a blue. When the focal distance of the lens 16b is set so that the real image 17b of the object 11b is formed in the vicinity of the lens group 13, the real image of the object 11b in the vicinity of the lens group 13 is photographed with a high resolution and the real image of the object 11a apart from the lens group 13 is photographed with a blur. As a result, the two objects 11a, 11b are photographed with a high resolution. Since the distance between the lens group and the objects is not far different from a conventional IP image pickup device, no blur is caused.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、立体画像撮影装置
及び立体画像表示装置並びに立体画像撮影表示システム
に関し、特にレンズ群を利用して立体画像を撮影表示す
るインテグラルフォトグラフィ(以下IPという)を用
いた立体画像撮影装置及び立体画像表示装置並びに立体
画像撮影表示システムに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional image photographing apparatus, a three-dimensional image display apparatus, and a three-dimensional image photographing display system, and more particularly to integral photography (hereinafter referred to as IP) for photographing and displaying a three-dimensional image using a lens group. The present invention relates to a three-dimensional image photographing device, a three-dimensional image display device, and a three-dimensional image photographing and displaying system using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】図20、19を用いて、従来のIP撮影
装置及び従来のIP表示装置によって、立体画像が撮影
・表示される様子を説明する。
2. Description of the Related Art A state in which a stereoscopic image is photographed and displayed by a conventional IP photographing device and a conventional IP display device will be described with reference to FIGS.

【0003】図20は従来のIP撮影装置を示し、平面
上に配列された複数の単焦点レンズからなるレンズ群9
3と、レンズ群93からみて被写体91とは反対側に配
置された撮像素子94からなる。通常、レンズ群93
は、小さいレンズを縦横にそれぞれ数百から数千個並べ
て構成されるが、図面を簡略化するため、5個のレンズ
で構成されているものとして図示する。
FIG. 20 shows a conventional IP photographing apparatus, in which a lens group 9 composed of a plurality of single focus lenses arranged on a plane.
3 and an image sensor 94 arranged on the opposite side of the subject 91 from the lens group 93. Normally, lens group 93
Is configured by arranging hundreds to thousands of small lenses vertically and horizontally, respectively, but for simplification of the drawing, it is illustrated as being constituted by five lenses.

【0004】本出願の発明者らは、従来のIP撮影装置
におけるレンズ群93を構成する各単焦点レンズとして
屈折率分布レンズを用いることにより、立体像の奥行き
の反転がないことを発明している(特開平10−150
675号参照)。図20のレンズ群93も、屈折率分布
レンズを用いて構成されているものとして説明する。
[0004] The inventors of the present invention have invented that there is no reversal of the depth of a stereoscopic image by using a refractive index distribution lens as each single focus lens constituting the lens group 93 in the conventional IP photographing apparatus. (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 10-150
No. 675). The description will be given on the assumption that the lens group 93 in FIG. 20 is also configured using a gradient index lens.

【0005】従来のIP撮影装置では、レンズ群93を
構成するレンズの個数に等しい数の被写体の像95を撮
像素子94によって撮影する。レンズ群は屈折率分布レ
ンズで構成されており、被写体の光は屈折率分布レンズ
の中を蛇行する。レンズの長さを適当に選べば、被写体
の正立像95が撮像素子94上に結像される。レンズの
長さの選び方の詳細は、特開平10−150675号明
細書に記載されている。各正立像95の撮像素子94上
での位置と大きさは、被写体91の光の進み方92の情
報を含んでいる。
In the conventional IP photographing apparatus, the number of images 95 of the subject equal to the number of lenses constituting the lens group 93 is photographed by the image pickup device 94. The lens group is composed of a gradient index lens, and the light of the subject meanders in the gradient index lens. If the length of the lens is appropriately selected, an erect image 95 of the subject is formed on the image sensor 94. Details of how to select the length of the lens are described in JP-A-10-150675. The position and size of each erect image 95 on the image sensor 94 include information on how the light of the subject 91 travels 92.

【0006】図19は従来の立体画像表示装置(以下、
従来のIP表示装置という)を示し、平面上に配列され
た複数の単焦点レンズからなるレンズ群83と、レンズ
群83からみて観察者80とは反対側に配置された画像
表示手段84からなる。レンズ群83を構成する各単焦
点レンズは一般的な凸レンズであり、画像表示手段84
で発光した光が平行光となって出射するようにその焦点
距離および画像表示手段84に対する位置(距離)が調
整されている。通常、レンズ群83は、小さいレンズを
縦横にそれぞれ数百から数千個並べて構成されるが、図
面を簡略化するため、5個のレンズのみ示した。
FIG. 19 shows a conventional three-dimensional image display device (hereinafter, referred to as a “stereo image display device”).
(Referred to as a conventional IP display device), and includes a lens group 83 composed of a plurality of single focus lenses arranged on a plane, and image display means 84 arranged on the side opposite to the observer 80 when viewed from the lens group 83. . Each single focus lens constituting the lens group 83 is a general convex lens, and the image display means 84
The focal length and the position (distance) with respect to the image display means 84 are adjusted so that the light emitted in step (1) is emitted as parallel light. Usually, the lens group 83 is configured by arranging hundreds to thousands of small lenses vertically and horizontally, but only five lenses are shown to simplify the drawing.

【0007】従来のIP撮影装置の撮像素子94によっ
て撮影された画像をそのまま画像表示手段84に表示す
ると、撮影された被写体91の光の進み方92と同じ進
み方82の光が再現される。観察者80は、被写体91
から発せられたのと同じ光をみるので、特殊なめがねな
しに、被写体91が存在していた位置に立体的な空間像
81をみる。
When an image photographed by the image pickup device 94 of the conventional IP photographing apparatus is displayed on the image display means 84 as it is, light having the same traveling direction 82 as the traveling direction 92 of the photographed subject 91 is reproduced. The observer 80 has a subject 91
Since the same light as that emitted from is viewed, a three-dimensional spatial image 81 is viewed at the position where the subject 91 was present without special glasses.

【0008】以上の説明は、被写体が1つの場合につい
てであるが、複数の被写体が存在する一般的な画像を撮
影・表示することもできる。
Although the above description is for a single subject, a general image including a plurality of subjects can be taken and displayed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】以上に説明した従来の
IP撮影装置では、被写体91がレンズ群93から離れ
るに従って解像度が劣化する。なぜならば、レンズ群9
3と被写体91との間の距離が遠い場合、レンズ群94
を通して撮影される各正立像95の大きさは小さくな
り、撮像素子94にはより高い解像度が要求される。し
かし、撮像素子94の解像度は有限であるので、結果的
に、正立像はぼけて撮影される。
In the conventional IP photographing apparatus described above, the resolution deteriorates as the subject 91 moves away from the lens group 93. Because the lens group 9
If the distance between the lens group 3 and the subject 91 is long, the lens group 94
The size of each erect image 95 taken through the camera becomes smaller, and the image sensor 94 is required to have a higher resolution. However, since the resolution of the image sensor 94 is finite, the erect image is consequently blurred.

【0010】簡単な解決法として、図18のように、被
写体71とレンズ群73の間に大きな凸レンズ76を配
置し、被写体71の実像がレンズ群73の位置にできる
ように設定することが考えられる。この場合、被写体7
1の光でなく、その実像77の光を撮影するものと解釈
できる。実像77はレンズ群73の位置にあるので、撮
像素子74上で小さく撮影されることはなく、解像度劣
化を生じない。1つの被写体を撮影する場合は、これで
十分である。
As a simple solution, as shown in FIG. 18, a large convex lens 76 is arranged between the subject 71 and the lens group 73 so that a real image of the subject 71 can be set at the position of the lens group 73. Can be In this case, the subject 7
It can be interpreted that the light of the real image 77 is photographed instead of the light of 1. Since the real image 77 is located at the position of the lens group 73, the real image 77 is not photographed small on the image sensor 74, and the resolution does not deteriorate. This is sufficient when photographing one subject.

【0011】しかし、複数の被写体を撮影する場合に不
都合を生じる。なぜならば、一般的な凸レンズ76の焦
点距離は時間的に変化しないので、1つの被写体の実像
をレンズ群上に結像させた場合に、他の被写体の実像は
レンズ群上に結像せず、ぼけてしまうからである。
However, inconvenience arises when photographing a plurality of subjects. Because the focal length of the general convex lens 76 does not change with time, when a real image of one subject is formed on the lens group, a real image of another subject is not formed on the lens group. Because it will blur.

【0012】同様に、以上に説明した従来のIP表示装
置では、空間像81を再生する位置がレンズ群83から
離れるに従って解像度が劣化する。なぜならば、レンズ
群83と空間像81との間の距離が遠い場合、レンズ群
83を通して表示される各正立像85の大きさは小さく
なり、画像表示手段84にはより高い解像度が要求され
ることになる。しかし、画像表示手段84の解像度は有
限であるので、結果的に、空間像81はぼけて再生され
ることになってしまう。
Similarly, in the conventional IP display device described above, the resolution deteriorates as the position at which the aerial image 81 is reproduced moves away from the lens group 83. Because, when the distance between the lens group 83 and the aerial image 81 is long, the size of each erect image 85 displayed through the lens group 83 becomes small, and the image display means 84 is required to have higher resolution. Will be. However, since the resolution of the image display means 84 is limited, the aerial image 81 is consequently blurred and reproduced.

【0013】本発明は、以上のような問題に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、奥行きが異なる複数の被写体
のいずれもを、高解像度で撮影することができる立体画
像撮影装置を提供することにある。また、他の目的は、
奥行き位置が異なる複数の空間像のいずれもを、すなわ
ち、空間像を再生する位置がレンズ群から遠い場合であ
っても、高解像度で再生することができる立体画像表示
装置を提供することにある。さらに、他の目的は、以上
のような問題を解消し、さらに複数の被写体の重複表示
時においても良好な像再生を行うことができる立体画像
撮影表示システムを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a stereoscopic image photographing apparatus capable of photographing a plurality of objects having different depths at a high resolution. It is in. Also, for other purposes,
It is an object of the present invention to provide a three-dimensional image display device that can reproduce any of a plurality of aerial images having different depth positions, that is, even if the position for reproducing the aerial image is far from the lens group, with high resolution. . Another object of the present invention is to provide a stereoscopic image photographing and displaying system which can solve the above-mentioned problems and can reproduce an excellent image even when a plurality of subjects are displayed in an overlapping manner.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項1の立体画像撮影
装置は、平面上に配列された複数の単焦点レンズからな
るレンズ群と、被写体からの光を前記レンズ群を通して
撮影する撮像素子と、前記被写体と前記レンズ群との間
に配置された、時間的に焦点距離を変えることができる
可変焦点レンズと、前記可変焦点レンズの焦点距離を時
間的に変化させて、当該可変焦点レンズを通して得られ
た複数の被写体からの光を前記レンズ群の近傍に時分割
で結像させるための焦点距離調整手段とを具えたことを
特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a stereoscopic image photographing apparatus comprising: a lens group including a plurality of single focus lenses arranged on a plane; and an image sensor for photographing light from a subject through the lens group. A varifocal lens disposed between the subject and the lens group, the focal length of which can be changed over time; and the focal length of the varifocal lens is changed over time, through the varifocal lens. And a focal length adjusting means for forming the light from the plurality of subjects into an image in the vicinity of the lens group in a time-division manner.

【0015】請求項2の立体画像表示装置は、画像表示
手段と、時間的に焦点距離を変えることができる可変焦
点レンズと、前記画像表示手段と前記可変焦点レンズと
の間の平面上に配列され、各々が、前記画像表示手段か
らの光を平行光として出射するように、その焦点距離と
前記画像表示手段との間の距離が調整された複数の単焦
点レンズからなるレンズ群と、前記画像表示手段上での
画像の表示に応答して、前記可変焦点レンズの焦点距離
を時間的に変化させて、前記レンズ群の近傍にできた前
記画像表示手段からの光に基づく複数の空間像をそれぞ
れ異なる奥行きに時分割で再生するための焦点距離調整
手段とを具えたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional image display device, comprising: an image display means; a variable focus lens capable of changing a focal length over time; and an arrangement on a plane between the image display means and the variable focus lens. A lens group comprising a plurality of single focus lenses, each of which has a focal length and a distance between the image display means adjusted so that light from the image display means is emitted as parallel light, In response to the display of the image on the image display means, the focal length of the varifocal lens is temporally changed, and a plurality of spatial images based on light from the image display means formed near the lens group. And a focal length adjusting means for reproducing in a time-division manner at different depths.

【0016】請求項3の立体画像撮影表示システムは、
請求項1の立体画像撮影装置と、請求項2の立体画像表
示装置と、前記立体画像撮影装置の焦点距離調整手段お
よび前記立体画像表示装置の焦点距離調整手段を制御し
て前記立体画像撮影装置の可変焦点レンズの動作と前記
立体画像表示装置の可変焦点レンズの動作とを連動させ
る連動手段とを具備し、前記画像表示手段は、前記撮像
素子で撮影された複数の画像を時分割で表示し、前記連
動手段は、前記立体画像撮影装置の可変焦点レンズが複
数の被写体のうち、より手前の被写体をレンズ群の近傍
に結像させているときは、前記立体画像表示装置のレン
ズ群の近傍にできた空間像が当該レンズ群からより遠い
位置で再生されるように、前記立体画像表示装置の可変
焦点レンズの動作を連動させることを特徴とする。
[0016] The stereoscopic image photographing and displaying system according to claim 3 is
3. The stereoscopic image photographing apparatus according to claim 1, the stereoscopic image display apparatus according to claim 2, and the focal length adjusting means of the stereoscopic image photographing apparatus and the focal length adjusting means of the stereoscopic image displaying apparatus, wherein the stereoscopic image photographing apparatus is controlled. Interlocking means for interlocking the operation of the varifocal lens of the three-dimensional image display device with the operation of the varifocal lens of the three-dimensional image display device, wherein the image display means displays a plurality of images taken by the image sensor in a time-division manner. When the varifocal lens of the three-dimensional image photographing device forms an image of a nearer subject among the plurality of subjects in the vicinity of the lens group, the interlocking means may operate the lens group of the three-dimensional image display device. The operation of the varifocal lens of the three-dimensional image display device is linked so that a spatial image formed in the vicinity is reproduced at a position farther from the lens group.

【0017】請求項4の立体画像撮影表示システムは、
請求項3において、前記撮像素子が撮影した画像から、
前記立体画像撮影装置のレンズ群の近傍に結像した被写
体が映っている部分だけを取り出し、前記画像表示手段
に供給する非合焦部分除去手段を、さらに有することを
特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a stereoscopic image photographing and displaying system,
In claim 3, from the image captured by the image sensor,
The image processing apparatus further includes an unfocused portion removing unit that extracts only a portion where the subject formed in the vicinity of the lens group of the stereoscopic image capturing device is reflected and supplies the extracted portion to the image display unit.

【0018】請求項5の立体画像撮影表示システムは、
請求項3または4において、前記画像表示手段に複数の
画像を時分割で表示する際に、前記それぞれの表示画像
の表示範囲内に、前記画像表示手段から、より遠い位置
に空間像が再生される別の画像の少なくとも一部が重複
する場合は、当該表示画像の表示の際に、前記重複部分
を非発光とする陰面部分除去手段を、さらに有すること
を特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional image capturing and displaying system,
5. The image display device according to claim 3, wherein when displaying a plurality of images on the image display means in a time-division manner, a spatial image is reproduced at a position farther from the image display means within a display range of each of the display images. In the case where at least a part of another image overlaps, a hidden surface portion removing means for making the overlapping portion non-light-emitting at the time of displaying the display image is further provided.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明の第1の実施形態である立
体画像撮影装置を、図1,図2を参照しながら説明す
る。図1,図2の装置は、平面上に配列された複数の単
焦点レンズからなるレンズ群13と、レンズ群13から
みて被写体11a,11bとは反対側に配置された撮像
素子14と、レンズ群13からみて被写体側に配置され
た可変焦点レンズ16aまたは16bと、撮像素子14
の撮像周期に連動して、可変焦点レンズ16a,16b
の焦点距離を調整する焦点距離調整手段18とからな
る。レンズ群13は、従来のIP撮影装置(図20)と
同様に、屈折率分布レンズで構成されているものとす
る。通常、レンズ群13は、小さいレンズを縦横にそれ
ぞれ数百から数千個並べて構成されるが、図面を簡略化
するため、5個のレンズのみ示した。図1,図2におい
て、可変焦点レンズ16a、16bは同一のものである
が、異なる焦点距離となるように設定されていることを
示すため、異なる符号で表す。撮像素子14として、テ
レビジョンで用いられる撮像管やCCDを用いることが
できる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A stereoscopic image photographing apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The apparatus shown in FIGS. 1 and 2 includes a lens group 13 composed of a plurality of single focus lenses arranged on a plane, an imaging element 14 arranged on the opposite side of the subjects 11a and 11b from the lens group 13, and a lens. A varifocal lens 16a or 16b disposed on the subject side as viewed from the group 13;
Variable focus lenses 16a, 16b in conjunction with the imaging cycle of
And a focal length adjusting means 18 for adjusting the focal length. The lens group 13 is assumed to be composed of a refractive index distribution lens, similarly to the conventional IP photographing apparatus (FIG. 20). Usually, the lens group 13 is configured by arranging hundreds to thousands of small lenses vertically and horizontally, but only five lenses are shown to simplify the drawing. 1 and 2, the variable focus lenses 16a and 16b are the same, but are denoted by different reference numerals to indicate that they are set to have different focal lengths. As the image pickup device 14, an image pickup tube or a CCD used in a television can be used.

【0020】図1においては、可変焦点レンズ16aの
焦点距離は、被写体11aの実像17aがレンズ群13
の近傍に結像するように設定されている。レンズ群13
の近傍にある被写体11aの実像17aは、高解像度で
撮影される。一方、可変焦点レンズ16aによって、被
写体11bの実像17b’はレンズ群13から離れた位
置にできるので、被写体11bはぼけを生じながら撮影
される。
In FIG. 1, the focal length of the varifocal lens 16a is such that the real image 17a of the subject 11a is
Is set so as to form an image in the vicinity of. Lens group 13
Is photographed at high resolution. On the other hand, since the real image 17b 'of the subject 11b can be located at a position away from the lens group 13 by the variable focus lens 16a, the subject 11b is photographed while being blurred.

【0021】図2においては、可変焦点レンズ16bの
焦点距離は、被写体11bの実像17bがレンズ群13
の近傍に結像するように設定されている。レンズ群13
の近傍にある被写体11bの実像17bは高解像度で撮
影され、レンズ群13から離れた位置にある被写体11
aの実像17a’はぼけを生じながら撮影される。
In FIG. 2, the focal length of the varifocal lens 16b is such that the real image 17b of the subject 11b is
Is set so as to form an image in the vicinity of. Lens group 13
The real image 17b of the subject 11b in the vicinity of the object 11b is photographed at a high resolution, and the
The real image 17a ′ of “a” is photographed with blurring.

【0022】図1の構成と図2の構成を総合すると、2
つの被写体11a、11bは、2つの構成のいずれかに
よって、高解像度で撮影される。従来のIP撮影装置の
ように、レンズ群と被写体の距離が遠くないため、ぼけ
を生じない。
When the configuration of FIG. 1 and the configuration of FIG.
The two subjects 11a and 11b are photographed at high resolution by one of the two configurations. Since the distance between the lens group and the subject is not long as in the conventional IP photographing apparatus, no blur occurs.

【0023】以下に、本実施例及び後述の各実施例に用
いる可変焦点レンズおよびその焦点距離調整手段の具体
例について説明する。
Hereinafter, specific examples of the varifocal lens and the focal length adjusting means used in this embodiment and each embodiment described later will be described.

【0024】可変焦点レンズは、例えば、液晶の屈折率
変化を利用した液晶レンズ(電子通信学会技術報告,E
D79−30,1979,55−61,“焦点距離可変
ネマティック液晶レンズセル”)や、薄肉構造の光学面
を静電気力や小型アクチュエータなどを用いて機械的に
変形させて焦点距離の調整機能をもたせる(OPTRO
NICS,1999,No.7,161−167,“可
変焦点ミラー,可変焦点レンズ”)ことで、実現でき
る。前者の可変焦点レンズおよびその焦点調整手段の例
を図16に示し、後者の可変焦点レンズおよびその焦点
調整手段の例を図17に示す。
As the variable focus lens, for example, a liquid crystal lens utilizing a change in the refractive index of a liquid crystal (IEICE Technical Report, E
D79-30, 1979, 55-61, "Variable focal length nematic liquid crystal lens cell") and the optical surface having a thin structure is mechanically deformed by using an electrostatic force or a small actuator to provide a focal length adjusting function. (OPTRO
NICS, 1999, No. 7, 161-167, “variable focus mirror, variable focus lens”). FIG. 16 shows an example of the former variable focus lens and its focus adjusting means, and FIG. 17 shows an example of the latter variable focus lens and its focus adjusting means.

【0025】図16に示すように、1は電圧源、2は平
凹レンズ、3は液晶レンズ、4は平板ガラス、5はスペ
ーサであって、電圧源1からの電圧を液晶レンズ3に印
加して液晶分子の配向状態を変化させることで、液晶の
光学的性質(焦点距離など)を変化させる。
As shown in FIG. 16, reference numeral 1 denotes a voltage source, 2 denotes a plano-concave lens, 3 denotes a liquid crystal lens, 4 denotes a flat glass, and 5 denotes a spacer. By changing the alignment state of the liquid crystal molecules, the optical properties (such as the focal length) of the liquid crystal are changed.

【0026】図17に示すように、6はアクチュエー
タ、7は出力軸、8はシリコンオイル、9はガラスダイ
ヤフラムであって、シリコンオイル8およびガラスダイ
ヤフラム9によってレンズを構成するものであり、ガラ
スダイヤフラム9の片側にアクチュエータ6で力を加え
てシリコンオイル8の圧力を変えることにより、レンズ
の光学面を機械的に変形させて、焦点距離を調整するこ
とができる。図16および図17に示すような可変焦点
レンズは、その焦点距離を高速に変更することができ
る。したがって、撮影は、静止画撮影に限らず、動画撮
影も実行することができる。すなわち、上述したよう
に、各撮影時の可変焦点レンズ11の焦点距離情報に基
づいて、撮像板5による撮像タイミングに同期して可変
焦点レンズ11の焦点距離を高速に制御することによっ
て、各時刻における各被写体の実像を鮮明に撮影するこ
とができる。
As shown in FIG. 17, reference numeral 6 denotes an actuator, 7 denotes an output shaft, 8 denotes silicone oil, 9 denotes a glass diaphragm, which constitutes a lens by the silicon oil 8 and the glass diaphragm 9, and comprises a glass diaphragm. By changing the pressure of the silicone oil 8 by applying a force to one side of the lens 9 with the actuator 6, the optical surface of the lens can be mechanically deformed and the focal length can be adjusted. The variable focus lens as shown in FIGS. 16 and 17 can change its focal length at high speed. Therefore, shooting is not limited to still image shooting, and moving image shooting can be performed. That is, as described above, the focal length of the varifocal lens 11 is controlled at high speed in synchronization with the imaging timing of the imaging plate 5 based on the focal length information of the varifocal lens 11 at each photographing, so that each time , A clear real image of each subject can be taken.

【0027】次に、本発明の第2の実施形態である立体
画像表示装置を、図3,図4,図5を参照しながら説明
する。図3,図4,図5の装置は、平面上に配列された
複数の単焦点レンズからなるレンズ群23と、前記レン
ズ群からみて観察者20とは反対側に配置された画像表
示素子24と、前記レンズ群からみて観察者20側に配
置された可変焦点レンズ26aまたは26bと、画像表
示素子24の表示周期に連動して、可変焦点レンズ26
a,26bの焦点距離を調整する焦点距離調整手段28
とからなる。レンズ群23を構成する各単焦点レンズ
は、従来のIP表示装置(図19)と同様に、一般的な
凸レンズであり、画像表示素子24で発光した光が平行
光となって出射するようにその焦点距離と位置が調整さ
れている。
Next, a stereoscopic image display apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The apparatus shown in FIGS. 3, 4, and 5 includes a lens group 23 composed of a plurality of single focus lenses arranged on a plane, and an image display element 24 arranged on the side opposite to the observer 20 when viewed from the lens group. A variable focus lens 26a or 26b disposed on the observer 20 side as viewed from the lens group, and a variable focus lens 26a linked with the display cycle of the image display element 24.
focal length adjusting means 28 for adjusting the focal lengths of a and 26b
Consists of Each single focus lens constituting the lens group 23 is a general convex lens, as in the conventional IP display device (FIG. 19), so that light emitted from the image display element 24 is emitted as parallel light. Its focal length and position have been adjusted.

【0028】通常、レンズ群23は、小さいレンズを縦
横にそれぞれ数百から数千個並べて構成されるが、図面
を簡略化するため、5個のレンズのみ示した。図3,4
において、可変焦点レンズ26a、26bは同一のもの
であるが、異なる焦点距離となるように設定されている
ことを示すため、異なる符号で表す。画像表示素子24
として、テレビジョンの画像を表示するCRTやプラズ
マディスプレイを用いることができる。
Normally, the lens group 23 is constituted by arranging hundreds to thousands of small lenses vertically and horizontally, but only five lenses are shown to simplify the drawing. Figures 3 and 4
, The variable focus lenses 26a and 26b are the same, but are denoted by different reference numerals to indicate that they are set to have different focal lengths. Image display element 24
For example, a CRT or a plasma display for displaying television images can be used.

【0029】図3において、画像表示素子24上には、
空間像27aがレンズ群23の位置に再生されるような
画像を表示する。この画像は、図18のように、凸レン
ズ76によって被写体71の実像77をレンズ群73の
位置に結像させ、該実像77をレンズ群73を通して撮
像素子74によって撮影することにより得られる。ま
た、同等の画像をコンピュータグラフィクスにより生成
してもよい。可変焦点レンズ26aによって、レンズ群
23上に再生された空間像27aの実像21aは、図3
に示される位置に再生され、観察者20は、該再生され
た実像21aをみる。発明が解決しようとする課題の項
で述べたように、レンズ群23の近傍にできる空間像2
7aは高解像度であるので、その実像21aも高解像度
で再生される。
In FIG. 3, on the image display element 24,
An image such that the aerial image 27a is reproduced at the position of the lens group 23 is displayed. This image is obtained by forming a real image 77 of the subject 71 at the position of the lens group 73 by the convex lens 76 and photographing the real image 77 by the image sensor 74 through the lens group 73 as shown in FIG. Further, an equivalent image may be generated by computer graphics. The real image 21a of the aerial image 27a reproduced on the lens group 23 by the varifocal lens 26a is shown in FIG.
And the observer 20 looks at the reproduced real image 21a. As described in the section of the problem to be solved by the invention, the spatial image 2 formed near the lens group 23
Since 7a has a high resolution, the real image 21a is also reproduced at a high resolution.

【0030】図4において、画像表示素子24上には、
空間像27bがレンズ群23の位置に再生されるような
画像を表示する。この画像の生成方法は、図3における
画像の生成方法と同様で、図18の装置において、被写
体の実像をレンズ群73の位置に結像させて撮像素子7
4によって撮影すればよい。可変焦点レンズ26bによ
って、レンズ群23上に再生された空間像27bの実像
21bは、図4に示される位置に再生され、観察者20
は、該再生された実像21bをみる。レンズ群23の近
傍にできる空間像27bは高解像度であるので、その実
像21bも高解像度で再生される。
In FIG. 4, on the image display element 24,
An image is displayed such that the aerial image 27b is reproduced at the position of the lens group 23. The method of generating the image is the same as the method of generating the image in FIG. 3, and in the apparatus of FIG.
The photographing should be performed according to 4. The real image 21b of the spatial image 27b reproduced on the lens group 23 by the varifocal lens 26b is reproduced at the position shown in FIG.
Looks at the reproduced real image 21b. Since the spatial image 27b formed near the lens group 23 has a high resolution, the real image 21b is also reproduced at a high resolution.

【0031】ここで、図3に示す状態と、図4に示す状
態を、人の目の残像時間よりも短い周期で切り替える
と、観察者20にとっては2つの実像21a、21bは
図5のようにみえる。異なる奥行きにある2つの空間像
21a、21bは、ともに高解像度で再生される。
Here, when the state shown in FIG. 3 and the state shown in FIG. 4 are switched at a cycle shorter than the afterimage time of the human eye, two real images 21a and 21b are displayed to the observer 20 as shown in FIG. Looks like The two spatial images 21a and 21b at different depths are both reproduced at high resolution.

【0032】本実施例の装置では、空間像21a、21
bと観察者20が一直線上に並ぶ場合に、観察者20か
らみて手前の空間像21bと遠い空間像21aが混ざっ
て見えるので、観察者からみて複数の空間像が重ならな
いように被写体の位置を考慮しなければならない。この
問題は、後述する第5の実施例の装置では解決されてい
る。
In the apparatus of this embodiment, the aerial images 21a, 21a
When the observer 20 and the observer 20 are arranged in a straight line, the spatial image 21b in front of the observer 20 and the distant spatial image 21a appear to be mixed, so that the position of the subject does not overlap with the spatial images as seen from the observer. Must be considered. This problem has been solved in an apparatus according to a fifth embodiment described later.

【0033】次に、本発明の第3の実施例である立体画
像撮影表示システムを、図6、図7、図8を参照しなが
ら説明する。図6、図7、図8のシステムは、本発明の
第1の実施例である立体画像撮影装置と、本発明の第2
の実施例である立体画像表示装置と、前記2つの装置に
おける各可変焦点レンズ16a(16b)及び26a
(26b)の動作を連動させる焦点距離連動装置38を
具備している。第1の実施例の立体画像撮影装置及び第
2の実施例の立体画像表示装置と共通の部分はそれぞれ
図1〜図5と同一の符号で表し、詳しい説明は省略す
る。焦点距離連動装置38は、上述したような焦点距離
調整手段18または28を含む。
Next, a stereoscopic image photographing and displaying system according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6, 7, and 8. FIG. The system of FIGS. 6, 7, and 8 includes a stereoscopic image photographing apparatus according to a first embodiment of the present invention and a second embodiment of the present invention.
And a variable focus lens 16a (16b) and 26a in each of the two devices.
A focal length interlocking device 38 for interlocking the operation of (26b) is provided. Portions common to the stereoscopic image photographing device of the first embodiment and the stereoscopic image display device of the second embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. The focal length interlocking device 38 includes the focal length adjusting means 18 or 28 as described above.

【0034】図6は、可変焦点レンズ16aが被写体1
1aの実像17aをレンズ群13の近傍に結像するよう
に制御された状態を示す。このとき、焦点距離連動装置
38により、可変焦点レンズ26aの焦点距離は、レン
ズ群23と再生像31aが結像関係となるように制御さ
れる。この状態で、撮像素子14が撮影する画像39a
は、図1の装置が撮影するものと全く同一である。すな
わち、被写体11aの実像17aは高解像度で撮影さ
れ、被写体11bの実像17b’はぼけを生じながら撮
影される。該撮影された画像39aは、そのまま画像表
示装置24に入力され、表示される。結果として、被写
体11aに対応する空間像27aがレンズ群23の位置
に高解像度で再生され、可変焦点レンズ26aによって
その実像31aが図6で示される位置にできる。一方、
被写体11bに対応する空間像27b’はレンズ群23
より観察者30側にぼけをともなって再生され、可変焦
点レンズ26aによってその実像が31b’の位置にで
きる。観察者30は、可変焦点レンズ26aによる2つ
の実像31aと31b’をみる。図6で、実像31b’
を細く描いているのは、ぼけていることを示す。
FIG. 6 shows that the varifocal lens 16a is
The state where the real image 17a of 1a is controlled to form an image in the vicinity of the lens group 13 is shown. At this time, the focal length interlocking device 38 controls the focal length of the varifocal lens 26a so that the lens group 23 and the reproduced image 31a have an image forming relationship. In this state, the image 39a captured by the image sensor 14
Is exactly the same as what the device of FIG. 1 captures. That is, the real image 17a of the subject 11a is photographed with high resolution, and the real image 17b 'of the subject 11b is photographed with blurring. The photographed image 39a is directly input to the image display device 24 and displayed. As a result, the spatial image 27a corresponding to the subject 11a is reproduced at the position of the lens group 23 with high resolution, and the real image 31a can be brought to the position shown in FIG. 6 by the variable focus lens 26a. on the other hand,
The spatial image 27b 'corresponding to the subject 11b is
The image is reproduced with a more blur on the observer 30 side, and the real image is formed at the position 31b 'by the variable focus lens 26a. The observer 30 looks at two real images 31a and 31b 'from the variable focus lens 26a. In FIG. 6, the real image 31b '
The thin drawing indicates that the image is blurred.

【0035】次に、可変焦点レンズ16aの焦点距離を
変更し、変更後の可変焦点レンズ16bが被写体11b
の実像をレンズ群13の近傍に結像する(図7)。この
とき、焦点距離連動装置38により、可変焦点レンズ2
6aの焦点距離も変更され、変更後の可変焦点レンズ2
6bによって、レンズ群23と再生像31bが結像関係
となるように制御される。この状態で、撮像素子14が
撮影する画像39bは、図2の装置が撮影するものと全
く同一である。すなわち、被写体11bの実像17bは
高解像度で撮影され、被写体11aの実像17a’はぼ
けを生じながら撮影される。該撮影された画像39b
は、そのまま画像表示装置24に入力され、表示され
る。結果として、被写体11bに対応する空間像27b
がレンズ群23の位置に高解像度で再生され、可変焦点
レンズ26bによってその実像が31bの位置にでき
る。一方、被写体11aに対応する空間像27a’はレ
ンズ群23からみて観察者30とは反対側にぼけをとも
なって再生され、可変焦点レンズ26bによってその実
像31a’が図7で示される位置にできる。観察者30
は、可変焦点レンズ26bによる2つの実像31bと3
1a’をみる。図7で、実像31a’を細く描いている
のは、ぼけていることを示す。
Next, the focal length of the varifocal lens 16a is changed, and the varifocal lens 16b after the change is
Is formed near the lens group 13 (FIG. 7). At this time, the varifocal lens 2 is
6a is also changed, and the varifocal lens 2 after the change is changed.
By 6b, the lens group 23 and the reproduced image 31b are controlled so as to form an imaging relationship. In this state, the image 39b captured by the image sensor 14 is exactly the same as that captured by the apparatus in FIG. That is, the real image 17b of the subject 11b is photographed with high resolution, and the real image 17a 'of the subject 11a is photographed with blurring. The photographed image 39b
Is input to the image display device 24 as it is and displayed. As a result, the spatial image 27b corresponding to the subject 11b
Is reproduced at the position of the lens group 23 with high resolution, and the real image can be formed at the position of 31b by the varifocal lens 26b. On the other hand, the spatial image 27a 'corresponding to the subject 11a is reproduced with a blur on the side opposite to the observer 30 when viewed from the lens group 23, and the real image 31a' can be set at the position shown in FIG. . Observer 30
Are two real images 31b and 3 by the varifocal lens 26b.
Look at 1a '. In FIG. 7, the thin drawing of the real image 31a 'indicates that the image is blurred.

【0036】ここで、図6に示す状態と、図7に示す状
態を、人の目の残像時間よりも短い周期で切り替える
と、観察者30にとって図8のようにみえる。最終的に
再生される被写体11aの空間像は、高解像度の空間像
31aとぼけをともなった空間像31a’が重なったも
のとなる。同様に、最終的に再生される被写体11bの
空間像は、高解像度の空間像31bとぼけをともなった
空間像31b’が重なったものとなる。被写体11aと
11bの奥行きが大きく異なる場合は、ぼけをともなっ
て再生される空間像のぼけ量が大きくなるので、ぼけた
空間像11a’、11b’は観察者30には見えなくな
る。結果として、高解像度の空間像11a、11bだけ
を観察者30が見る。このように、本実施例のシステム
は、被写体の奥行きが大きく異なる場合にぼけない空間
像を再生する方法として有効である。
Here, when the state shown in FIG. 6 and the state shown in FIG. 7 are switched at a cycle shorter than the afterimage time of the human eye, the observer 30 looks as shown in FIG. The finally reproduced aerial image of the subject 11a is a superimposed aerial image 31a 'with a blurred aerial image 31a'. Similarly, the finally reproduced aerial image of the subject 11b is a superimposed aerial image 31b 'with a blurred aerial image 31b'. When the depths of the subjects 11a and 11b are significantly different, the amount of blur of the aerial image reproduced with blur increases, so that the blurred aerial images 11a 'and 11b' cannot be seen by the observer 30. As a result, the observer 30 sees only the high-resolution aerial images 11a and 11b. As described above, the system according to the present embodiment is effective as a method for reproducing a spatial image that is not blurred when the depths of the subjects are largely different.

【0037】次に、本発明の第4の実施例である立体画
像撮影表示システムを、図9、図10、図11を参照し
ながら説明する。本実施例の立体画像撮影表示システム
は、第3の実施例の立体画像撮影表示システムの変形で
あり、撮像素子14が撮影した画像をそのまま画像表示
素子24で表示するのでなく、後述する非合焦部分除去
装置48による画像処理を施した後、画像表示素子24
で表示するようにしたものである。その他の構成は、第
3の実施例の立体画像撮影表示システムと同じである。
第3の実施例の立体画像撮影表示システムと共通の部分
は図6〜8と同一の符号で表す。
Next, a stereoscopic image photographing and displaying system according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9, 10 and 11. The stereoscopic image capturing and displaying system according to the present embodiment is a modification of the stereoscopic image capturing and displaying system according to the third embodiment. The image captured by the image sensor 14 is not displayed on the image display element 24 as it is, After performing image processing by the defocusing device 48, the image display element 24
This is displayed as. Other configurations are the same as those of the stereoscopic image capturing and displaying system of the third embodiment.
Portions common to the stereoscopic image capturing and displaying system of the third embodiment are denoted by the same reference numerals as in FIGS.

【0038】図9は、可変焦点レンズ16aが被写体1
1aの実像17aをレンズ群13の近傍に結像するよう
に制御された状態を示す。このとき、焦点距離連動装置
38により、可変焦点レンズ26aの焦点距離は、レン
ズ群23と再生像41aが結像関係となるように制御さ
れる。この状態で、撮像素子14が撮影する画像39a
は、図1の装置が撮影するものと全く同一である。すな
わち、被写体11aの実像17aは高解像度で撮影さ
れ、被写体11bの実像17b’はぼけを生じながら撮
影される。
FIG. 9 shows that the variable focus lens 16a is
The state where the real image 17a of 1a is controlled to form an image in the vicinity of the lens group 13 is shown. At this time, the focal length interlocking device 38 controls the focal length of the varifocal lens 26a so that the lens group 23 and the reproduced image 41a are in an imaging relationship. In this state, the image 39a captured by the image sensor 14
Is exactly the same as what the device of FIG. 1 captures. That is, the real image 17a of the subject 11a is photographed with high resolution, and the real image 17b 'of the subject 11b is photographed with blurring.

【0039】該撮影された画像39aは、非合焦部分除
去装置48による画像処理を施され、画像処理後の画像
49aは画像表示素子24で表示される。非合焦部分除
去装置48は、入力された画像39aのうち、レンズ群
13の近傍に結像している実像17aの部分はそのまま
とし、レンズ群13の近傍には結像していない実像17
bの部分は除去する(後に接続される画像表示装置24
で非発光とする)ような画像処理をする装置である。非
合焦部分除去装置48を通過後の画像49a(実像17
aだけが映っている)は、画像表示装置24に入力さ
れ、表示される。結果として、被写体11aに対応する
空間像27aがレンズ群23の位置に高解像度で再生さ
れ、可変焦点レンズ26aによってその実像41aが図
9に示す位置にできる。一方、被写体11bに対応する
空間像は、非合焦部分除去装置48によって除去されて
いるので、再生されることはない。観察者40は、可変
焦点レンズ26aによる実像41aをみる。
The photographed image 39a is subjected to image processing by the unfocused portion removing device 48, and the image 49a after the image processing is displayed on the image display element 24. The out-of-focus portion removing device 48 keeps the portion of the real image 17 a formed near the lens group 13 in the input image 39 a as it is, and the real image 17 not formed near the lens group 13.
b is removed (the image display device 24 to be connected later)
This is an apparatus that performs image processing such as not emitting light. Image 49a after passing through out-of-focus portion removing device 48 (real image 17)
(only a is shown) is input to the image display device 24 and displayed. As a result, the spatial image 27a corresponding to the subject 11a is reproduced with high resolution at the position of the lens group 23, and the real image 41a can be formed at the position shown in FIG. 9 by the varifocal lens 26a. On the other hand, since the aerial image corresponding to the subject 11b has been removed by the out-of-focus portion removing device 48, it is not reproduced. The observer 40 looks at the real image 41a from the variable focus lens 26a.

【0040】次に、可変焦点レンズ16aの焦点距離を
変更し、変更後の可変焦点レンズ16bが被写体11b
の実像をレンズ群13の近傍に結像する(図10)。こ
のとき、焦点距離連動装置38により、可変焦点レンズ
26aの焦点距離も変更され、変更後の可変焦点レンズ
26bによって、レンズ群23と再生像41bが結像関
係となるように制御される。この状態で、撮像素子14
が撮影する画像39bは、図2の装置が撮影するものと
全く同一である。すなわち、被写体11bの実像17b
は高解像度で撮影され、被写体11aの実像17a’は
ぼけを生じながら撮影される。
Next, the focal length of the varifocal lens 16a is changed, and the varifocal lens 16b after the change is
Is formed near the lens group 13 (FIG. 10). At this time, the focal length of the variable focal length lens 26a is also changed by the focal length interlocking device 38, and the lens group 23 and the reproduced image 41b are controlled by the changed variable focal length lens 26b so as to form an imaging relationship. In this state, the image sensor 14
Image 39b is exactly the same as the image captured by the apparatus of FIG. That is, the real image 17b of the subject 11b
Is photographed with high resolution, and the real image 17a 'of the subject 11a is photographed with blurring.

【0041】該撮影された画像39bは、上述の画像3
9aと同様に、非合焦部分除去装置48による画像処理
を施される。非合焦部分除去装置48を通過後の画像4
9b(実像17bだけが映っている)は、画像表示装置
24に入力され、表示される。結果として、被写体11
bに対応する空間像27bがレンズ群23の位置に高解
像度で再生され、可変焦点レンズ26bによってその実
像41bが図10で示される位置にできる。一方、被写
体11aに対応する空間像27a’は、非合焦部分除去
装置48によって除去されているので、再生されること
はない。観察者40は、可変焦点レンズ26bによる実
像41bをみる。
The photographed image 39b is the image 3
Similarly to 9a, image processing is performed by the out-of-focus part removing device 48. Image 4 after passing through unfocused portion removing device 48
9b (only the real image 17b is shown) is input to the image display device 24 and displayed. As a result, the subject 11
The aerial image 27b corresponding to b is reproduced at the position of the lens group 23 with high resolution, and the real image 41b can be brought to the position shown in FIG. On the other hand, since the spatial image 27a 'corresponding to the subject 11a has been removed by the out-of-focus part removing device 48, it is not reproduced. The observer 40 looks at the real image 41b by the variable focus lens 26b.

【0042】ここで、図9に示す状態と、図10に示す
状態を、人の目の残像時間よりも短い周期で切り替える
と、観察者40にとって図11のようにみえる。最終的
に被写体11aは高解像度の空間像41aとして、被写
体11bは高解像度の空間像41bとして、それぞれ再
生される。本実施例のシステムでは、第2の実施例の装
置と同様に、空間像41a、41bと観察者40が一直
線上に並ぶ場合に、観察者40からみて手前の空間像4
1bと遠い空間像41aが混ざって見えるので、観察者
からみて複数の空間像が重ならないように被写体の位置
を考慮しなければならない。この問題は、後述する第5
の実施例の装置では解決されている。
Here, when the state shown in FIG. 9 and the state shown in FIG. 10 are switched in a cycle shorter than the afterimage time of the human eye, the observer 40 looks as shown in FIG. Finally, the subject 11a is reproduced as a high-resolution spatial image 41a, and the subject 11b is reproduced as a high-resolution spatial image 41b. In the system according to the present embodiment, similarly to the apparatus according to the second embodiment, when the spatial images 41a and 41b and the observer 40 are arranged in a straight line, the spatial image 4
Since 1b and the distant spatial image 41a appear to be mixed, the position of the subject must be considered so that a plurality of spatial images do not overlap as viewed from the observer. This problem is discussed in the fifth section below.
This is solved in the device of the embodiment.

【0043】次に、本発明の第5の実施例である立体画
像撮影表示システムについて図12、図13、図14を
参照しながら説明する。本実施例の立体画像撮影表示シ
ステムは、第4の実施例の立体画像撮影表示システムの
立体画像表示装置部分を変形したもので、画像表示装置
24に時分割で入力される複数の画像に、後述する陰面
部分除去装置による画像処理を施すようにしたものであ
る。その他の構成は、第4の実施例の立体画像撮影表示
システムと同じである。第4の実施例の立体画像撮影表
示システムと共通の部分は図9〜図11と同一の符号で
表す。
Next, a stereoscopic image photographing and displaying system according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The stereoscopic image capturing and displaying system according to the present embodiment is obtained by modifying the stereoscopic image displaying unit of the stereoscopic image capturing and displaying system according to the fourth embodiment. The image processing is performed by a hidden surface part removing device described later. Other configurations are the same as those of the stereoscopic image capturing and displaying system of the fourth embodiment. Portions common to the stereoscopic image photographing and displaying system of the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals as in FIGS.

【0044】図12は、可変焦点レンズ16aが被写体
11aの実像17aをレンズ群13の近傍に結像するよ
うに制御された状態を示す。このシステムの構成におい
て、非合焦部分除去装置48が画像49aを生成するま
では、図9のシステムの構成と同じであるので、詳しい
説明は省略する。結果として、画像49aには、被写体
11aの像だけが映る。
FIG. 12 shows a state in which the varifocal lens 16a is controlled to form a real image 17a of the subject 11a near the lens group 13. Since the configuration of this system is the same as the configuration of the system in FIG. 9 until the out-of-focus portion removing device 48 generates the image 49a, the detailed description is omitted. As a result, only the image of the subject 11a appears in the image 49a.

【0045】図13は、図12のシステムにおける可変
焦点レンズ16aの焦点距離を変更したものであり、変
更後の可変焦点レンズ16bが被写体11bの実像17
bをレンズ群13の近傍に結像するように制御される。
このシステムの構成において、非合焦部分除去装置48
が画像49bを生成するまでは、図10のシステムの構
成と同じであるので、詳しい説明は省略する。結果とし
て、画像49bには、被写体11bの像だけが映る。
FIG. 13 shows the varifocal lens 16a in the system of FIG. 12 in which the focal length of the varifocal lens 16a has been changed.
b is controlled to form an image near the lens group 13.
In the configuration of this system, the out-of-focus portion removing device 48 is used.
Is the same as the configuration of the system in FIG. 10 until the image 49b is generated, and a detailed description thereof will be omitted. As a result, only the image of the subject 11b appears in the image 49b.

【0046】図12、図13のいずれの場合も、非合焦
部分除去装置48が出力する画像49a、49bは陰面
部分除去装置58に入力される。陰面部分除去装置58
は焦点距離連動装置38から可変焦点レンズ16a、1
6bおよび26a、26bがどの焦点距離に設定される
かという情報52を受け取る。該情報52をもとに、図
12の構成で入力される画像49aが図13の構成で入
力される画像49bよりも観察者から見て遠い位置に再
生される画像であることを、陰面部分除去装置58にお
いて判断することができる。この判断をもとに、陰面部
分除去装置58は、以下の画像処理を施す。画像49b
は、入力された画像49a、49bの中で最も観察者5
0に近い位置に再生されるものであるので、何の処理も
せずにそのまま画像59bとして出力する。画像59b
中で被写体が映っている部分(本実施例では、被写体1
1bが映っている部分)を記憶しておく。画像49bの
次に最も観察者50に近い位置に再生される画像は、画
像49aである。陰面部分除去装置58は、入力された
画像49aから、上述の画像59b中で被写体が映って
いる部分を除去する(後に接続される画像表示装置24
で非発光とする)ような画像処理を施し、画像59aと
して出力する。(以下同様に、画像59a中で被写体が
映っている部分を記憶しておき、次に最も観察者に近い
位置に再生される画像から、画像59b、59a中で被
写体が映っている部分を除去するという画像処理を繰り
返す。本実施例では、可変焦点レンズの状態数が2であ
るので、画像59aを出力した時点で、陰面部分除去装
置58による画像処理は終了する)。
12 and 13, the images 49a and 49b output from the out-of-focus portion removing device 48 are input to the hidden surface portion removing device 58. Hidden surface removal device 58
Are the varifocal lenses 16a, 1
Information 52 is received as to which focal length is set for 6b and 26a, 26b. Based on the information 52, the image 49a input in the configuration of FIG. 12 is an image reproduced at a position farther from the observer than the image 49b input in the configuration of FIG. The determination can be made in the removing device 58. Based on this determination, the hidden surface part removing device 58 performs the following image processing. Image 49b
Is the observer 5 among the input images 49a and 49b.
Since it is reproduced at a position close to 0, it is output as an image 59b without any processing. Image 59b
In the portion where the subject is shown (in this embodiment, the subject 1
1b) is stored. The image reproduced next to the observer 50 after the image 49b is the image 49a. The hidden surface portion removing device 58 removes a portion where the subject is reflected in the above-described image 59b from the input image 49a (the image display device 24 to be connected later).
The image processing is performed as shown in FIG. (Similarly, the portion where the subject appears in the image 59a is stored, and the portion where the subject appears in the images 59b and 59a is removed from the image reproduced next to the position closest to the observer. In the present embodiment, since the number of states of the varifocal lens is 2, the image processing by the hidden surface part removing device 58 ends when the image 59a is output.)

【0047】陰面部分除去装置58による画像処理の結
果、図12の構成では、画像49aに映っている被写体
11aの像から、画像49bに映っている被写体11b
の像と重なる部分を除去して得られる画像59aが画像
表示装置24に入力され、該画像59aによってレンズ
群23の位置に空間像57aができ、可変焦点レンズ2
6aによってその実像51aが再生され、観察者50は
該再生された実像51aを見る。実像51aの形がもと
の被写体11aの形と異なる。これは、陰面部分除去装
置58により、被写体11bと重なる部分が除去された
ためである。
As a result of the image processing by the hidden surface part removing device 58, in the configuration of FIG. 12, the image of the subject 11a shown in the image 49a is changed from the image of the subject 11b shown in the image 49b.
The image 59a obtained by removing the portion overlapping with the image of FIG. 4 is input to the image display device 24, and the image 59a forms the aerial image 57a at the position of the lens group 23.
The real image 51a is reproduced by 6a, and the observer 50 looks at the reproduced real image 51a. The shape of the real image 51a is different from the shape of the original subject 11a. This is because a portion overlapping the subject 11b has been removed by the hidden surface portion removing device 58.

【0048】一方、図13の構成では、画像49bはそ
のまま画像59bとして画像表示装置24に入力され、
該画像59bによってレンズ群24の位置に空間像がで
き、可変焦点レンズ26bによってその実像51bが再
生され、観察者50は該再生された実像51bを見る。
On the other hand, in the configuration of FIG. 13, the image 49b is input as it is to the image display device 24 as the image 59b.
The image 59b forms an aerial image at the position of the lens group 24. The real image 51b is reproduced by the varifocal lens 26b, and the observer 50 looks at the reproduced real image 51b.

【0049】ここでも他の実施例と同様に、図12に示
す状態と、図13に示す状態を、人の目の残像時間より
も短い周期で切り替えると、観察者50にとって図14
のようにみえる。最終的に被写体11aは高解像度の空
間像51aとして、被写体11bは高解像度の空間像5
1bとして、それぞれ再生される。空間像51bによっ
ておおわれた空間像51aの部分は、陰面部分除去装置
によって除去されているので、2つの被写体51a、5
1bが混ざって見えることはない。
Here, as in the other embodiments, when the state shown in FIG. 12 and the state shown in FIG. 13 are switched at a cycle shorter than the afterimage time of the human eye, the observer 50 can see FIG.
Looks like. Finally, the subject 11a is a high-resolution spatial image 51a, and the subject 11b is a high-resolution spatial image 5a.
1b. Since the portion of the space image 51a covered by the space image 51b has been removed by the hidden surface portion removal device, the two objects 51a, 5a
1b does not appear mixed.

【0050】上述の各実施例の説明において、可変焦点
レンズ16a、16bや26a、26bの焦点距離は上
述したような焦点距離調整手段18または28によって
2つの状態をとるものとした。状態の数は2ではなくそ
れ以上の任意の数でもよい。
In the description of each of the above embodiments, the focal lengths of the variable focal length lenses 16a, 16b and 26a, 26b are assumed to be in two states by the focal length adjusting means 18 or 28 as described above. The number of states is not limited to two and may be any number greater than two.

【0051】上述の第1、3、4、5の実施例の説明に
おいて、可変焦点レンズ16aは被写体11aの実像が
レンズ群13の位置にできるように設定されているもの
とした。同様に、可変焦点レンズ16bは被写体11b
の実像がレンズ群13の位置にできるように設定されて
いるものとした。実際には、特定の被写体(この場合は
被写体11a、11b)の実像がレンズ群13の位置に
できるように、可変焦点レンズのパラメータを厳密に調
整する必要はない。その理由を図15を参照しながら説
明する。図15の装置は、第1の実施例の立体画像撮影
装置または第3、4、5の実施例の立体画像撮影表示シ
ステムにおける立体画像撮影装置部分を示す。可変焦点
レンズ16aを用いた場合、範囲61aの中にある被写
体がぼけずに撮影される。可変焦点レンズ16aの焦点
距離を変更した可変焦点レンズ16bを用いた場合は、
範囲61bの中にある被写体がぼけずに撮影される。さ
らに可変焦点レンズの焦点距離設定の状態数を十分に多
くすれば、このほかに被写体がある場合も、いずれかの
焦点距離の設定において、ぼけずに撮影することが可能
である。例えば、可変焦点レンズから測って2〜∞mま
での範囲がいずれかの焦点距離の設定でぼけずに撮影で
きるように焦点距離設定の状態数を決めることにより、
実用上、すべての被写体がぼけなしに撮影できるといえ
る。
In the description of the first, third, fourth and fifth embodiments, the variable focus lens 16a is set so that the real image of the subject 11a can be located at the position of the lens group 13. Similarly, the varifocal lens 16b is connected to the subject 11b.
Is set so that a real image of the lens group can be formed at the position of the lens group 13. In practice, it is not necessary to strictly adjust the parameters of the varifocal lens so that a real image of a specific subject (in this case, the subjects 11a and 11b) can be formed at the position of the lens group 13. The reason will be described with reference to FIG. The apparatus shown in FIG. 15 shows a stereoscopic image photographing device in the stereoscopic image photographing apparatus of the first embodiment or the stereoscopic image photographing display systems of the third, fourth and fifth embodiments. When the varifocal lens 16a is used, an object within the range 61a is photographed without blurring. When the variable focal length lens 16b in which the focal length of the variable focal length lens 16a is changed is used,
The subject within the range 61b is photographed without blurring. Further, if the number of states of the focal length setting of the varifocal lens is set to be sufficiently large, even if there is a subject other than the above, it is possible to take a picture without blurring at any one of the focal length settings. For example, by determining the number of states of the focal length setting so that the range from 2 to ∞m measured from the variable focus lens can be photographed without blurring at any of the focal length settings,
In practice, it can be said that all subjects can be photographed without blurring.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の立体画像
撮影装置によれば、奥行きが異なる複数の被写体のすべ
てについて、ぼけのない立体画像を撮影することができ
る。また、本発明の立体画像表示装置によれば、奥行き
が異なる複数の空間像をぼけずに再生することができ
る。さらにまた、本発明の立体画像撮影表示システムに
よれば、奥行きが異なる複数の被写体のすべてについ
て、ぼけのない立体画像を撮影し、それらの被写体の空
間像をぼけずに再生することができる。
As described above, according to the stereoscopic image photographing apparatus of the present invention, a stereoscopic image without blur can be photographed for all of a plurality of subjects having different depths. Further, according to the stereoscopic image display device of the present invention, a plurality of spatial images having different depths can be reproduced without blurring. Furthermore, according to the stereoscopic image photographing and displaying system of the present invention, it is possible to photograph a stereoscopic image without blur for all of a plurality of subjects having different depths and reproduce a spatial image of those subjects without blurring.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の立体画像撮影装置を説
明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a stereoscopic image photographing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例の立体画像撮影装置を説
明する他の図である。
FIG. 2 is another diagram illustrating the stereoscopic image photographing apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施例の立体画像表示装置を説
明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a stereoscopic image display device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施例の立体画像表示装置を説
明する他の図である。
FIG. 4 is another diagram illustrating a stereoscopic image display device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施例の立体画像表示装置を説
明するさらに他の図である。
FIG. 5 is still another diagram illustrating the stereoscopic image display device according to the second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施例の立体画像撮影表示シス
テムを説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a stereoscopic image capturing and displaying system according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施例の立体画像撮影表示シス
テムを説明する他の図である。
FIG. 7 is another diagram illustrating a stereoscopic image capturing and displaying system according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3の実施例の立体画像撮影表示シス
テムを説明するさらに他の図である。
FIG. 8 is still another diagram for explaining the stereoscopic image photographing and displaying system according to the third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4の実施例の立体画像撮影表示シス
テムを説明する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a stereoscopic image photographing and displaying system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第4の実施例の立体画像撮影表示シ
ステムを説明する他の図である。
FIG. 10 is another diagram illustrating a stereoscopic image capturing and displaying system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第4の実施例の立体画像撮影表示シ
ステムを説明するさらに他の図である。
FIG. 11 is still another diagram illustrating the stereoscopic image capturing and displaying system according to the fourth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第5の実施例の立体画像撮影表示シ
ステムを説明する図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a stereoscopic image photographing and displaying system according to a fifth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第5の実施例の立体画像撮影表示シ
ステムを説明する他の図である。
FIG. 13 is another diagram illustrating a stereoscopic image photographing and displaying system according to a fifth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第5の実施例の立体画像撮影表示シ
ステムを説明するさらに他の図である。
FIG. 14 is still another diagram illustrating the stereoscopic image capturing and displaying system according to the fifth embodiment of the present invention.

【図15】可変焦点レンズの焦点距離設定の状態を説明
する図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating a state of setting a focal length of a variable focus lens.

【図16】可変焦点レンズおよび焦点調整装置の一例を
説明する図である。
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a variable focus lens and a focus adjustment device.

【図17】可変焦点レンズおよび焦点調整装置の他の一
例を説明する図である。
FIG. 17 is a diagram illustrating another example of the variable focus lens and the focus adjustment device.

【図18】IP撮影装置の一例を説明する図である。FIG. 18 is a diagram illustrating an example of an IP imaging apparatus.

【図19】従来のIP表示装置を説明する図である。FIG. 19 is a diagram illustrating a conventional IP display device.

【図20】従来のIP撮影装置を説明する図である。FIG. 20 is a diagram illustrating a conventional IP photographing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11a,11b 被写体 13 レンズ群 14 撮像素子 16a 可変焦点レンズ 17a,17a’ 実像 11a, 11b Subject 13 Lens group 14 Image sensor 16a Variable focus lens 17a, 17a 'Real image

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 光穗 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 岡野 文男 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 Fターム(参考) 5C061 AA07 AB03 AB12  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Mitsui Yamada 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo Japan Broadcasting Corporation Research Institute (72) Inventor Fumio Okano 1-1-10 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo No. 11 Japan Broadcasting Corporation F-Term (in reference) 5C061 AA07 AB03 AB12

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 平面上に配列された複数の単焦点レンズ
からなるレンズ群と、 被写体からの光を前記レンズ群を通して撮影する撮像素
子と、 前記被写体と前記レンズ群との間に配置された、時間的
に焦点距離を変えることができる可変焦点レンズと、 前記可変焦点レンズの焦点距離を時間的に変化させて、
当該可変焦点レンズを通して得られた複数の被写体から
の光を前記レンズ群の近傍に時分割で結像させるための
焦点距離調整手段とを具えたことを特徴とする立体画像
撮影装置。
1. A lens group including a plurality of single focus lenses arranged on a plane, an image sensor for photographing light from a subject through the lens group, and a lens group disposed between the subject and the lens group. A varifocal lens capable of changing the focal length over time, and changing the focal length of the varifocal lens over time,
A stereoscopic image photographing apparatus comprising: a focal length adjusting unit configured to form light from a plurality of subjects obtained through the variable focus lens in the vicinity of the lens group in a time-division manner.
【請求項2】 画像表示手段と、 時間的に焦点距離を変えることができる可変焦点レンズ
と、 前記画像表示手段と前記可変焦点レンズとの間の平面上
に配列され、各々が、前記画像表示手段からの光を平行
光として出射するように、その焦点距離と前記画像表示
手段との間の距離が調整された複数の単焦点レンズから
なるレンズ群と、 前記画像表示手段上での画像の表示に応答して、前記可
変焦点レンズの焦点距離を時間的に変化させて、前記レ
ンズ群の近傍にできた前記画像表示手段からの光に基づ
く複数の空間像をそれぞれ異なる奥行きに時分割で再生
するための焦点距離調整手段とを具えたことを特徴とす
る立体画像表示装置。
2. An image display means, a varifocal lens capable of changing the focal length over time, and arranged on a plane between the image display means and the varifocal lens. A lens group consisting of a plurality of single focus lenses whose focal length and the distance between the image display means are adjusted so that light from the means is emitted as parallel light, and an image on the image display means. In response to the display, the focal length of the varifocal lens is temporally changed, and a plurality of aerial images based on light from the image display means formed in the vicinity of the lens group are respectively time-divided into different depths. A stereoscopic image display device comprising: a focal length adjusting unit for reproducing.
【請求項3】 請求項1の立体画像撮影装置と、請求項
2の立体画像表示装置と、前記立体画像撮影装置の焦点
距離調整手段および前記立体画像表示装置の焦点距離調
整手段を制御して前記立体画像撮影装置の可変焦点レン
ズの動作と前記立体画像表示装置の可変焦点レンズの動
作とを連動させる連動手段とを具備し、 前記画像表示手段は、前記撮像素子で撮影された複数の
画像を時分割で表示し、 前記連動手段は、前記立体画像撮影装置の可変焦点レン
ズが複数の被写体のうち、より手前の被写体をレンズ群
の近傍に結像させているときは、前記立体画像表示装置
のレンズ群の近傍にできた空間像が当該レンズ群からよ
り遠い位置で再生されるように、前記立体画像表示装置
の可変焦点レンズの動作を連動させることを特徴とする
立体画像撮影表示システム。
3. The stereoscopic image photographing apparatus according to claim 1, controlling the focal length adjusting means of the stereoscopic image photographing apparatus and the focal length adjusting means of the stereoscopic image displaying apparatus. Interlocking means for interlocking the operation of the varifocal lens of the stereoscopic image photographing device with the operation of the varifocal lens of the stereoscopic image display device, wherein the image display means comprises a plurality of images photographed by the image sensor. Is displayed in a time-division manner. The interlocking means is configured to display the stereoscopic image when the varifocal lens of the stereoscopic image photographing device forms an image of a front object among a plurality of objects in the vicinity of a lens group. A stereoscopic image characterized by interlocking the operation of a varifocal lens of the stereoscopic image display device so that an aerial image formed near the lens group of the device is reproduced at a position farther from the lens group. Shadow display system.
【請求項4】 請求項3において、 前記撮像素子が撮影した画像から、前記立体画像撮影装
置のレンズ群の近傍に結像した被写体が映っている部分
だけを取り出し、前記画像表示手段に供給する非合焦部
分除去手段を、さらに有することを特徴とする立体画像
撮影表示システム。
4. The image processing device according to claim 3, wherein only a portion where a subject formed near a lens group of the three-dimensional image photographing device is shown is taken out of the image photographed by the image pickup device and supplied to the image display means. A stereoscopic image photographing and displaying system, further comprising an out-of-focus portion removing unit.
【請求項5】 請求項3または4において、 前記画像表示手段に複数の画像を時分割で表示する際
に、前記それぞれの表示画像の表示範囲内に、前記画像
表示手段から、より遠い位置に空間像が再生される別の
画像の少なくとも一部が重複する場合は、当該表示画像
の表示の際に、前記重複部分を非発光とする陰面部分除
去手段を、さらに有することを特徴とする立体画像撮影
表示システム。
5. The image display device according to claim 3, wherein when displaying a plurality of images on the image display means in a time-division manner, the plurality of images are located within a display range of each of the display images, at a position farther from the image display means. In the case where at least a part of another image in which the aerial image is reproduced overlaps, a hidden surface portion removing unit that makes the overlapping portion non-emission when displaying the display image is further provided. Image shooting and display system.
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